在科幻作品中，有人通過無限克隆創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)的克隆大軍，有人通過無限克隆每次都創(chuàng)造出一個(gè)年輕的自己實(shí)現(xiàn)永生。

然而，最近一項(xiàng)長(zhǎng)達(dá)20年的研究對(duì)“無限克隆”的概念潑了一盆冷水，哺乳動(dòng)物的克隆沒法無限持續(xù)下去，到了第58代時(shí)，所有克隆體出生后短時(shí)間內(nèi)就會(huì)死亡。

相關(guān)研究來自日本山梨大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)，他們于3月24日將相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然通訊》雜志上。

△ 來自《自然通訊》

該團(tuán)隊(duì)在2005年1月的時(shí)候，選取了一只棕色皮毛的雌性小鼠，并對(duì)其進(jìn)行了克隆，當(dāng)?shù)谝淮寺∈蟪墒旌螅麄冇痔崛×丝寺∈蟮募?xì)胞，再次進(jìn)行克隆，如此反復(fù)。

而他們采用的克隆技術(shù)和克隆羊“多莉”是一樣的，也是通過體細(xì)胞核移植的技術(shù)！

△ 多莉，第一個(gè)利用成年體細(xì)胞實(shí)現(xiàn)無性繁殖的哺乳動(dòng)物

經(jīng)過20年的實(shí)驗(yàn)，研究人員已經(jīng)對(duì)這一實(shí)驗(yàn)小鼠品系的細(xì)胞進(jìn)行了超過30000次克隆實(shí)驗(yàn)，而克隆鼠也已經(jīng)來到了第58代。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)最初看起來很成功，大約在第25代時(shí)，克隆成功率實(shí)際上有所提高，而且克隆出來的小鼠看起來完全健康，壽命也很正常，也沒有表現(xiàn)出任何生理異常。

但是，到了第27代后，出生率開始悄然下降。到了第57代，僅有0.6%的克隆胚胎能夠存活下來。

而到了第58代，這個(gè)克隆的小鼠品系徹底終結(jié)，基本沒有克隆體能夠發(fā)育到出生，而所有出生的克隆體都在一天內(nèi)死亡。

為什么第58代克隆體無法存活？

答案就是，連續(xù)克隆最終會(huì)引發(fā)致命的基因突變級(jí)聯(lián)反應(yīng)。

以前人們普遍認(rèn)為，克隆體和本體是一模一樣的存在，但是這項(xiàng)研究對(duì)克隆小鼠的基因組進(jìn)行測(cè)序，他們發(fā)現(xiàn)克隆體的遺傳損傷極其嚴(yán)重。

每一代都會(huì)出現(xiàn)大約70個(gè)新的突變，更糟糕的是，隨著克隆代數(shù)的增加，大段的DNA開始斷裂，染色體發(fā)生倒位或錯(cuò)位連接，甚至有完全丟失了一條X染色體的例子出現(xiàn)。

△ 圖片來自《自然通訊》

平均來說，克隆體基因突變的概率是自然繁殖后代的三倍。

所以，隨著克隆代數(shù)的增加，遺傳負(fù)擔(dān)變得越來越大，最終達(dá)到一個(gè)生物體無法生存的閾值。

做一個(gè)不太恰當(dāng)?shù)谋扔鳎覀兛梢园堰B續(xù)克隆想象成對(duì)復(fù)印件進(jìn)行連續(xù)復(fù)印，而每次復(fù)印時(shí)，圖像質(zhì)量都會(huì)略有下降，而到了第58次時(shí)圖像已經(jīng)面目全非了。

哺乳動(dòng)物需要有性生殖

在生物學(xué)領(lǐng)域，長(zhǎng)期以來都有一個(gè)謎團(tuán)，就是生物為什么需要有性生殖？

有性生殖需要花費(fèi)大量的能量來尋找另外一半，而付出巨大努力的情況下卻只能傳遞一半的基因。

可以說有性生殖對(duì)生物來說是非常低效的繁殖方式，而大自然是低效生存方式的“天敵”，任何低效的方式都很容易被淘汰。

所以，生物有性生殖的出現(xiàn)至今都十分令人費(fèi)解！

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)充分證明了一點(diǎn)，對(duì)于哺乳動(dòng)物來說，有性生殖就是唯一的出路，沒有新鮮的DNA補(bǔ)充，哺乳動(dòng)物只有死路一條。

然而，自然界中確實(shí)存在許多直接克隆自己繁殖的生物。

例如以前在我文章出現(xiàn)過的大理石紋螯蝦（Procambarus virginalis），它們是一種三倍體生物，根本無法進(jìn)行有性生殖，所以只能通過克隆自己實(shí)現(xiàn)后代繁衍。

△ 大理石紋螯蝦

這些生物有時(shí)候會(huì)因?yàn)楦咝У姆敝撤绞剑@得巨大的成功。

但是，它們又為什么不會(huì)因?yàn)榛虮罎⒍鴾缃^呢？

實(shí)際上，能夠通過克隆自己生存的生物大多是比較簡(jiǎn)單的，而它們通常采用兩種方式避免有害突變的積累。

一種是是依賴于一個(gè)殘酷的微觀篩選過程，被稱為體細(xì)胞選擇（somatic selection）。

采用這種方式的“克隆者”，本質(zhì)上每個(gè)成功出生的個(gè)體都是從大量的通用干細(xì)胞中篩選出來的，而在這個(gè)過程中，任何獲得有害突變的干細(xì)胞在形成新一代之前，就已經(jīng)被健康的、充滿活力的細(xì)胞所淘汰。

另一種方式是，利用強(qiáng)大的DNA修復(fù)系統(tǒng)，保留多個(gè)基因組備份，用于修復(fù)受損基因，如蛭形輪蟲（Bdelloid rotifers）就是這樣的。

哺乳動(dòng)物沒有這些避免基因崩潰的機(jī)制，所以想科幻作品中描述的那樣利用克隆技術(shù)做許多事情是不現(xiàn)實(shí)的。

參考：

• https://www.zmescience.com/science/news-science/can-you-clone-a-clone-forever-a-20-year-experiment-suggests-you-eventually-hit-a-biological-wall/
• 文獻(xiàn)：
  https://doi.org/10.1038/s41467-026-69765-7